Ein Team der Cornell University hat erfolgreich atomar dünne Magnete mit einem elektrischen Feld manipuliert, was Hoffnung auf eine stark verbesserte Datenspeicherung für Computerchips und andere Elektronik gibt.
Jie Shan, Professor für angewandte und technische Physik, arbeitete zusammen mit seinem Kollegen und Assistenzprofessor für Physik Kin Fai Mak an der Studie. Der Postdoktorand Shengwei Jiang arbeitete ebenfalls an der Studie mit.
Sie stützten ihre Entwicklungen auf die Arbeit des Cornell-Physikers David Mermin und seines Postdocs Herbert Wagner aus dem Jahr 1966. Wagner und Mermin stellten die Theorie auf, dass 2D-Magnete nicht existieren könnten, wenn die Drehungen ihrer Elektronen in eine beliebige Richtung weisen könnten2017 versprachen einige 2D-Materialien eine korrekte Ausrichtung der Spins. Dies führte zu einer neuen Materialfamilie - 2D-Van-der-Waals-Magnete.
Shan und Mak haben sich beide auf atomar dünne Materialien spezialisiert. Sie beschlossen, diese neuen Magnete weiter zu erforschen und das Potenzial zu erkunden, das ihre einzigartigen Eigenschaften der Technologie bieten könnten.
"Wenn es sich um ein Schüttgut handelt, können Sie nicht leicht auf die Atome im Inneren zugreifen", sagte Mak. "Aber wenn der Magnet nur eine Monoschicht ist, können Sie viel dagegen tun. Sie können eine elektrisches Feld Fügen Sie dazu zusätzliche Elektronen hinzu, und das kann die Materialeigenschaften modulieren. "
Die Forscher verwendeten Chromtriiodid, um zu sehen, wie stark sie die Materialeigenschaften beeinflussen könnten. Sie legten eine kleine Spannung an, um ein elektrisches Feld zu bilden und den Magnetismus der 2D-Verbindung zu steuern. Dadurch konnten sie den Magnetismus ein- und ausschalten.
Sie stapelten die beiden Atomschichten aus Chromtriiodid mit dünnen Gate-Dielektrika und Elektroden. Laut der Studie wurde dies zu einem Feldeffektgerät, das die Elektronenspinrichtung in den Chromtriiodidschichten mit kleinen Gatespannungen ändern konnte. Das Teamstellte fest, dass der Prozess unter 57 Grad Kelvin -357 Fahrenheit oder -216 Grad Celsius sowohl reversibel als auch wiederholbar ist.
Die Entdeckung könnte weitreichende Auswirkungen auf bestehende Technologien haben, die bereits auf magnetischem Schalten basieren, sagte Shan. Derzeit reagieren Magnete in der modernen Elektronik nicht auf ein elektrisches Feld, sondern leiten Strom durch eine Spule. Dadurch entsteht das MagnetfeldDas kann dann einen Magneten ein- und ausschalten. Das Cornell-Team wies auf die Ineffizienzen des Prozesses hin; der Strom erzeugt sowohl Wärme als auch verbraucht Strom.
Bei den 2D-Chrom-Triiodid-Magneten kann dagegen direkt ein elektrisches Feld angelegt werden, um das Schalten zu aktivieren, wobei nur sehr wenig Energie verbraucht wird.
"Der Prozess ist auch sehr effektiv, denn wenn Sie eine Nanometerdicke haben und nur ein Volt anlegen, beträgt das Feld bereits 1 Volt pro Nanometer. Das ist riesig", sagte Shan.
Das Team wird weiterhin die Fähigkeiten von 2D-Magneten testen. Sie möchten ihre Forschung auch nutzen, um Beziehungen zu anderen technischen Abteilungen auf dem Campus und außerhalb des Campus aufzubauen. Sie hoffen, dass ihre Partnerschaften mit mehr Wissenschaftlern und Ingenieuren ihnen bei der Entwicklung neuer 2D-Magnete helfen könnenMaterialien, die bei Raumtemperatur arbeiten können und nicht bei Temperaturen unter Null von Chromtriiodid.
„In gewisser Weise ist das, was wir hier gezeigt haben, eher ein Gerätekonzept“, sagte Mak. „Wenn wir die richtige Art von Material finden, das bei einer höheren Temperatur betrieben werden kann, können wir diese Idee sofort auf diese Materialien anwenden.Aber es ist noch nicht da. ”
Via : Phys.org , Cornell University